宇宙起源及其演化

1、宇宙起源及其演化宇宙是如何起源的，又是如何演化成今天这样一个丰富多彩的世 界的，这是一个古老而又极为奥妙的世界难题。从古到今有着无数的 先哲去探索、发现。我们的祖先曾经用许多美丽的神话来解释一些他们当时无法解 释的自然现象。关于宇宙的起源，有这样一个传说：起初天地没有分 开，活像一个大鸡蛋。在这个鸡蛋里睡着开天辟地的鼻祖盘古。盘古 在鸡蛋里睡了一万八千年，才不断长大了。有一次盘古伸腿，蛋壳碰 痛了他的脚趾，他疼醒了，发现自己四周被围，十分生气，便找来神 斧，对准一个薄弱处，奋力砍去，他又砍又撑，使尽全身力气，终于 使蛋壳破裂。随着蛋壳崩裂的巨响，轻的东西向上飘，变成了天，重 的东西向下沉，变成

2、了地。位居天地之间的盘古一日九变，长高一丈。 又过了一万八千年，天升到最高处，地降到最深处，盘古也长到了头， 终于精疲力尽，像山崩一样倒塌下来，他的肢体化成了山岳，肌肉变 成了良田，血液化为江河，筋脉变成了大陆，齿骨变成了矿物，皮毛 变成了草木。随着人类对自然科学、对自然界的认识的逐步加深，人类通过长 期艰苦的观测、分析和研究，现已初步了解到宇宙中空间速度和物理 化学的本质，从而认识到我们这部分宇宙 约200亿光年的空间 的大概情况，并对它们的起源和演化提出了不少见解。从1937年射电望远镜的发明用来研究天体开始随着科学技术的 不断发展人类通过更多更加先进的设备得到许多新的发现。这些发 现导致

3、许多有价值的宇宙学理论纷纷提出，如爱因斯坦静态宇宙模 型、前苏联弗里得曼的稳恒态膨胀与收缩交替宇宙模型、比利时人勒 梅特的膨胀宇宙模型、美籍苏联人伽莫夫的大爆炸宇宙模型等。到了 20世纪初现代观测天文学的一项具有开拓意义的重大发现是哈 勃对河外星系的首次发现。在银河系之外，还有数十亿计的庞大天体 系统，与银河系属同一结构层次组成我们所说的星系。星系在宇宙中 的分布是不均匀的，有的成双，有的成群。大的星系团中甚至包含成百 上千个星系，有些星系又聚集成尺度更大的超星系团。并发现除少数 几个离地球最近的星系外，所有的星系都在背离地表示而去，其退行 速度正比于同地球的距离。反映在星系光谱上大多数星系表

4、现为飞 离地球的星系运动而呈现红向位移。即:V = CZ = H r这就是1929 年，由美国天文学家哈勃提出的著名的哈勃关系式或哈勃红移定律。 其中，C是光速，Z是红移量，H是比例系数r是距离。就是说离 地球越远的星系，其远离地球而去的速度越大。哈勃定律包含了这样 一个涵义:宇宙处在不断地膨胀之中。而这一膨胀理论又导致了爆炸 宇宙理论的诞生同时,也动摇了爱因斯坦的静态宇宙理论。哈勃定律 的发现被列为20世纪初期具有开拓意义的四项重大发现中的第四项 重大发现。既然宇宙中的星系都在彼此远离地球而去那么它们的过 去就应该是靠得很近。就是说宇宙的过去必定存在着一个有限的时 刻，那时宇宙中的物质被压缩

5、为极其高密的状态。根据哈勃定律，可估 算出那个时刻距今约150亿200亿年。这就是说，在距今约150亿 200亿年前，宇宙中的所有物质被压缩为极其高密度的状态，是一个 不大的、但密度极高、温度极高的火球。如果把现在生成的地球比喻 为一只乒乓球，那么宇宙的圆球直径就好比足球场。大约在150亿年 前，这个原始火球突然发生了惊天动地的大爆炸，把物质抛向四周， 从此产生了宇宙。从那时起，宇宙开始膨胀，温度也随着空间的扩大 而降低。当宇宙年龄为10-44秒时，温度高达1032亿度，在这以后 一刹那，即经过10-34秒后，宇宙突然“暴胀”就像大气球突然被 大人猛烈一吹那样，宇宙发生了巨大的爆炸，爆炸使宇宙

6、在刹那间扩 大了 1029倍。大爆炸后0.01秒，宇宙温度下降为1011亿度；0.1 秒后，温度降到300亿度；在13.8秒后温度进一步降到30亿度；35 分钟时，温度已降到3亿度。大爆炸后30万年，温度已下降到3000C， 宇宙开始变得透明了，在这期间也开始形成了化学元素。150亿年来，宇宙在不断膨胀，温度在逐渐降低，与此同时，产 生和繁衍了生物。有人像按比例尺画地图那样，将这150亿年的宇宙进化历程浓缩 在一年里，使我们得到了一个极为直观有趣的“宇宙日历” 1月10 日，大爆炸，宇宙脱颖而出；5月1日，浩瀚的银河系诞生；9月9 日，太阳系问世；9月14日，地球形成；9月24日，地球上出现了

7、 原始生命；11月12日，绿色植物破土而出；12月26日，更高级的 哺乳动物出现；12月31日0时22分30秒，原始人类站在地球上； 23分46秒，北京猿人创造了火;23分59秒，中国历史衍续到春秋 宋代；24分，全球进入了迄今仍在继续的现代化社会。可见人类历 史只是宇宙岁月中极其短暂的一瞬。那么，这些距今约150亿200亿年前的物质又是怎样来的？它 们又是怎样演变为今天的这种状态的?宇宙演化是通过大爆炸形成各 种天体，与宇宙随后在万有引力作用下收缩，引发新宇宙再生的脉动 循环方式进行。在宇宙大爆炸抛射物内，会首先形成类星体式星系核， 然后因不同星系核相互近距接近时的方向不同，引起旋涡星系、棒旋 星系等的形成。恒星的起源，也是先形成类白矮星的恒星核，然后再 进一步吸引更多气态物质形成恒星。恒星光热能量形成，则是在恒星 表面对流大气层内，通过催化式聚变机制，以产生亮米粒及耀斑的类 氢弹爆炸式局部核聚变反应方式进行。而恒星的演化中，不论是行星